Laminar și Turbulent de Curgere

caracteristicile laminar și turbulent de curgere sunt foarte diferite. Pentru a înțelege de ce fluxul turbulent sau laminar este de dorit în funcționarea unui anumit sistem, este necesar să se înțeleagă caracteristicile fluxului laminar și turbulent.,

regimuri de curgere

tot fluxul de fluid este clasificat într-una din cele două mari categorii sau regimuri. Aceste două regimuri de curgere sunt fluxul laminar și fluxul turbulent. Regimul de curgere, laminar sau turbulent, este important în proiectarea și funcționarea oricărui sistem fluid. Cantitatea de frecare fluid, care determină cantitatea de energie necesară pentru a menține fluxul dorit, depinde de modul de curgere. Acesta este, de asemenea, un aspect important în anumite aplicații care implică transferul de căldură către fluid.,

fluxul Laminar

fluxul Laminar este, de asemenea, denumit flux fluidizat sau vâscos. Acești termeni sunt descriptive ale fluxului pentru că, în flux laminar, (1) straturi de apă care curge peste un altul, la diferite viteze, cu practic nici o amestecare între straturi, (2) particule de fluid muta în concrete și observabile căi sau simplifică, și (3) fluxul este caracteristic vascos (gros) de lichid sau este unul în care vâscozitatea fluidului joacă un rol semnificativ.

fluxul Turbulent

fluxul Turbulent se caracterizează prin mișcarea neregulată a particulelor fluidului., Nu există o frecvență definită, deoarece există în mișcare de undă. Particulele călătoresc pe căi neregulate, fără un model observabil și fără straturi definite.

profiluri de viteză a debitului

nu toate particulele de fluid circulă cu aceeași viteză în interiorul unei conducte. Forma curbei de viteză (profilul de viteză în orice secțiune dată a țevii) depinde de faptul dacă debitul este laminar sau turbulent. Dacă debitul într-o conductă este laminar, distribuția vitezei la o secțiune transversală va fi parabolică în formă cu viteza maximă la centru fiind de aproximativ două ori viteza medie în conductă., În fluxul turbulent, o distribuție a vitezei destul de plat există în întreaga secțiune a țevii, astfel încât întregul fluid curge la o singură valoare dată. Figura 5 ajută la ilustrarea ideilor de mai sus. Viteza fluidului în contact cu peretele țevii este în esență zero și crește mai departe de perete.

Notă din Figura 5, care profilul vitezei depinde de starea suprafeței peretelui de țeavă., Un perete mai lin are ca rezultat un profil de viteză mai uniform decât un perete de țeavă dur.în multe probleme de curgere a fluidului, în loc să se determine vitezele exacte în diferite locații din aceeași secțiune transversală a fluxului, este suficient să se permită unei singure viteze medii să reprezinte viteza întregului fluid în acel punct al conductei. Acest lucru este destul de simplu pentru curgerea turbulentă, deoarece profilul de viteză este plat pe majoritatea secțiunii transversale a țevii. Este rezonabil să presupunem că viteza medie este aceeași cu viteza din centrul țevii.,

dacă regimul de curgere este laminar (profilul de viteză este parabolic), problema există încă de a încerca să reprezinte viteza „medie” la orice secțiune transversală dată, deoarece o valoare medie este utilizată în ecuațiile fluxului de fluid. Din punct de vedere tehnic, acest lucru se face prin intermediul calculului integral. Practic, studentul ar trebui să utilizeze o valoare medie care este jumătate din valoarea liniei centrale.vâscozitatea este o proprietate fluidă care măsoară rezistența fluidului la deformare datorită unei forțe de forfecare., Vâscozitatea este frecarea internă a unui fluid care îl face să reziste la curgerea pe lângă o suprafață solidă sau alte straturi ale fluidului. Vâscozitatea poate fi, de asemenea, considerată a fi o măsură a rezistenței unui fluid la curgere. Un ulei gros are o vâscozitate ridicată, apa are o vâscozitate scăzută. Unitatea de măsură pentru vâscozitatea absolută este:

vâscozitatea unui fluid este de obicei semnificativ dependentă de temperatura fluidului și relativ independentă de presiune., Pentru majoritatea fluidelor, pe măsură ce temperatura fluidului crește, vâscozitatea fluidului scade. Un exemplu în acest sens poate fi văzut în uleiul de lubrifiere al motoarelor. Când motorul și uleiul de lubrifiere sunt reci, uleiul este foarte vâscos sau gros. După pornirea motorului și creșterea temperaturii uleiului lubrifiant, vâscozitatea uleiului scade semnificativ, iar uleiul pare mult mai subțire.

Fluid Ideal

un fluid ideal este unul care este incompresibil și nu are vâscozitate., Fluidele ideale nu există de fapt, dar uneori este util să se ia în considerare ce s-ar întâmpla cu un fluid ideal într-o anumită problemă de curgere a fluidului pentru a simplifica problema.

numărul Reynolds

regimul de curgere (laminar sau turbulent) este determinat prin evaluarea numărului Reynolds al debitului (vezi Figura 5). Numărul Reynolds, bazat pe studiile lui Osborn Reynolds, este un număr fără dimensiuni format din caracteristicile fizice ale fluxului. Ecuația 3-7 este utilizată pentru a calcula numărul Reynolds (NR) pentru fluxul de fluid.,

unde:

Pentru scopuri practice, dacă numărul Reynolds este mai mică decât 2000, curgerea este laminară. Dacă este mai mare de 3500, fluxul este turbulent. Fluxurile cu numere Reynolds între 2000 și 3500 sunt uneori denumite fluxuri de tranziție. Majoritatea sistemelor fluide din instalațiile nucleare funcționează cu flux turbulent. Numerele Reynolds pot fi determinate în mod convenabil folosind o diagramă Moody, un exemplu de care este prezentat mai jos. Detalii suplimentare privind utilizarea graficului Moody sunt furnizate în textul ulterior.,